LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 6
(всего 12)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

этом, если обратиться к терминологии пищевых цепей и пирамид,
69 70
3.5. Взаимоотношения видов в экологических
«богатые нации» оказываются на высоком трофическом уровне, по-
требляя, главным образом, белки и жиры животного происхождения
системах
(и теряя при этом 90 % энергии, первоначально накопленной в
Важную информацию об экологических системах можно полу-
зерне). Подсчитано, что, если бы люди в богатых странах сократили
чить, рассматривая взаимодействие их внутренних биотических фак-
или прекратили потребление мяса, это обеспечило бы продовольст-
торов при постоянстве внешних и внутренних абиотических факто-
вием 2–3 млрд. чел. Проблема голода в мире, от которого в той или
ров. При этом достаточно популяции рассматривать на уровне пол-
иной мере страдает половина населения Земли, – это не столько ре-
ного внутрипопуляционного агрегирования.
зультат неспособности человечества производить необходимое коли-
Научную основу взаимоотношений между видами заложил
чество продуктов питания, сколько следствие рыночных отношений,
Ч.Дарвин, продемонстрировавший многообразие и богатство связей
регулирующих производство и распределение продуктов питания в между видами, борющихся за существование в одной и той же среде.
мировом масштабе. Для классификации отношений между видами используется
Может ли помочь решению глобальной продовольственной следующая система обозначений: паре видов ставится в соответствие
проблемы простое перераспределение продуктов питания между «бо- комбинация двух символов, каждый из которых может быть «+», «–»
гатыми» и «бедными» странами? Очевидно, нет. Имеется многолет- или «0». Знак «+» отражает положительное влияние численности од-
ного вида на скорость роста другого, «–» – отрицательное влияние,
ний опыт продовольственной помощи стран Запада государствам
«0» – отсутствие влияния. Классификация типов взаимоотношений
«третьего мира» и продажи им излишков продовольствия по низким
приведена в табл. 3.7.
ценам. Снабжение из-за границы не просто ставит государство в за-
висимость от внешних источников продовольствия, но и подрывает
Таблица 3.7. Межвидовые биотические отношения
его экономику: становится невыгодно развивать производство, при
Влияние Тип взаимоотношений
этом производители сельскохозяйственной продукции разоряются,
Вид 1 на вид 2 Вид 2 на вид 1
страдают и производители удобрений, сельскохозяйственной тех-
0 0 нейтрализм
ники и т.п. В конце концов рушится вся местная экономика. В мно-
– 0 аменсализм
гочисленных выступлениях членов нашего парламента отмечается,
+ 0 комменсализм
что в такую ловушку из-за недальновидной политики в области сель-
– – конкуренция
ского хозяйства попала и Украина. Так, в газете «Время» за 28.02.98 + – жертва – эксплуататор
г. сообщалось, что мясоперарабатывающим комбинатам Харьковской + + мутуализм
области выгоднее закупать сырье в Польше и Нидерландах, чем у Рассмотрим некоторые типы взаимоотношений.
местных производителей. Последние неизбежно разоряются. В ко- Аменсализм – односторонне отрицательное воздействие – из-
нечном итоге, дефицит продуктов питания растет, а уровень жизни вестен для растений, животных, микроорганизмов. Чаще всего при-
населения падает. Проблема усугубляется деградацией окружающей чина аменсализма – выделение организмами веществ, вредных для
других видов. Для химика небезынтересно узнать, что пример амен-
среды: лишенные средств производители сельскохозяйственной про-
сализма привел римский историк и естествоиспытатель Плиний
дукции вынуждены отказаться от почвосберегающих мероприятий.
Старший (I в. до н.э.), описавший растение рода орех, «отравляющее
Таким образом, решение продовольственной проблемы лежит
все, на что падает его тень». В листьях, корнях и скорлупе этого
на пути устойчивого развития сельского хозяйства в разных странах
ореха содержится 5-гидрокси-1.4-нафтохинон (юглон), подавляющий
мира и предотвращения перенаселения нашей планеты. Есть все ос-
развитие большинства растений. Другой пример аменсализма связан
нования надеяться, что Украина займет достойное место в решении
глобальной продовольственной проблемы.
71 72
K1(x2) = K1 + ?12?x2,
с продуцированием некоторыми организмами антибиотиков, нега- (3.42)
тивно влияющих на другие микроорганизмы.
учитывающее влияние вида 2.
Комменсализм встречается преимущественно среди живот-
На рис. 3.15 а, б приведены возможные динамики численности
ных. «Вид-комменсал» испытывает благотворное влияние «вида-хо-
видов, отвечающие моделям аменсализма (а – ?12=0, ?21<0, |?21| <
зяина» в формах, называемых нахлебничеством (отношения тигра
K2/K1; б – ?12=0, ?21<0, |?21| > K2/K1), комменсализма (а – ?12=0,
Шер-Хана и шакала Табаки в сказке Р.Киплинга «Маугли») или квар-
?21>0) и мутуализма (а – ?12>0, ?21>0).
тирантством (когда, например, комменсал живет на наружных покро-
Конкуренцией называют любое взаимное негативное взаимо-
вах хозяина). Мутуализм, в частности, включает симбиоз. С химико-
действие между видами. Математическое описание конкуренции ос-
экологической точки зрения важнейшим примером мутуализма слу-
новано на уравнениях, близких к тем, которые использованы ранее
жит симбиоз бобовых растений и микроорганизмов, осуществляю-
для моделей аменсализма, комменсализма и мутуализма (см. форму-
щих биологическую фиксацию атмосферного азота. Растения снаб-
лы (3.39), (3.40)):
жают бактерий углеводами, используемыми для ферментативного
восстановления молекулярного азота; переводимый в растворимые d x1 / d t = r1 ? x1 ?(1 - x1/K1 - ?12x2/K1), (3.43)
формы азот легко усваивается растениями. Исследованию комменса-
лизма и мутуализма посвятил немало трудов известный русский ре- d x2 / d t = r2? x2 ?(1 - x2/K2 - ?21x1/K2), (3.44)
волюционер и географ кн. П.А.Кропоткин, социальные представле-
где Кi – емкость среды по отношению к i-му виду в отсутствие конку-
ния которого заставляли искать и в живой природе не дарвиновскую
ренции, коэффициенты ?12, ?21 – характеристики взаимного влияния
борьбу всех со всеми («борьбу за существование»), а находить при-
видов. Хотя система уравнений (3.43), (3.44) аналитического реше-
меры сотрудничества и помощи.
ния не имеет, качественные особенности решений установить до-
Аменсализм, комменсализм и мутуализм легко исследовать
вольно легко, проведя графический анализ [3]. Его результаты сле-
математически на основе логистической модели роста популяции.
дующие: в зависимости от емкостей среды и коэффициентов взаим-
Напомним, что дифференциальное уравнение модели мы записывали
ного влияния конкуренция может происходить по трем сценариям.
в виде
Сценарий А: при ?12 > K1 / K2 и ?21 < K2 / K1 побеждает первый вид
d xj / d t = rjмакс ? xj ?(1 - xj/Kj). (3.34) (рис. 3.16); сценарий Б: ?12 < K1 / K2 и ?21 < K2 / K1 наступает устой-
чивое равновесие (рис. 3.17); сценарий В: при ?12 > K1 / K2 и
Для системы двух видов имеем:
?21 > K2 / K1 исход конкуренции зависит от начального соотношения
d x1 / d t = r1 ? x1 ?(1 - x1/K1), (3.39) численностей видов – один из видов может победить (рис. 3.16), а
может установиться устойчивое равновесие (рис. 3.17).
d x2 / d t = r2? x2 ?(1 - x2/K2). (3.40) Следует отметить, что ни при каких значениях параметров мо-
дели (K1, K2, ?12, ?21) в системе не возникают колебательные ре-
Предположим, что увеличение численности вида 1 влияет на ско-
жимы. К такому же выводу приводят и более сложные модели, учи-
рость роста вида 2. В простейшем случае это влияние можно пере-
тывающие нелинейный характер взаимного влияния конкурирующих
дать линейной функцией емкости среды для вида 2 от плотности по-
видов друг на друга.
пуляции вида 1:
Наконец, остается еще один тип взаимоотношений –
K2(x1) = K2 + ?21?x1. (3.41) «жертва – эксплуататор». К этому типу относятся отношения, при
которых увеличение плотности популяции вида-эксплуататора вле-
Если коэффициент ?21 положителен, уравнение (3.41) предс-
чет за собой уменьшение плотности популяции вида-жертвы, а рост
тавляет собой модель комменсализма, если отрицателен – аменса-
популяции жертвы вызывает рост численности эксплуататора.
лизма. В случае мутуализма, помимо уравнения (3.41), записывают и
выражение
73 74
а
x1,x2
x1, x2
K1+?12 2
K Сценарий А
x1(t)
K1

x1(t)
K2+?21 1
K
x2(t)

x2(t)
0 t
t
Рис. 3.16. Возможный сценарий конкуренции видов.
б
x1,x2
K1
x1(t)
x1, x2
Сценарий Б
K1

x2(t)
x2(t) K2

x1(t)
0 t
Рис. 3.15. Динамика численности вида, отвечающая моделям
аменсализма, комменсализма или мутуализма.
t
0

Рис. 3.17. Возможный сценарий конкуренции видов.
75 76
Одним из примеров отношений жертва – эксплуататор могут внутренних биотических взаимодействий в экосистеме. Подход к
служить отношения «хищник–жертва». Отношения «жертва–эксплуа- описанию этих процессов основан на работах В.Вольтерра и А.Лот-
татор» интересны не только потому, что они чрезвычайно распрост- ки, появившихся в 20-е–30-е годы. Ими были построены математи-
ранены в природе. Этот тип биотических взаимодействий, по мнению ческие модели, подобные тем, которые описаны выше для других ти-
множества исследователей, может порождать естественные цикли- пов межвидовых взаимодействий. В простейшем случае эти модели
ческие процессы, интерес к которым неуклонно возрастает в связи с описываются уравнениями
развитием синергетики – науки о самоорганизации в сложных систе-
d x1 / d t = r1 ? x1 - ?1?x2?x1, (3.45)
мах. В связи с этим математические модели экологии подверглись
глубокому анализу, в том числе и предпринятому специалистами,
d x2 / d t = -d2 ? x2 + ?2?x1?x2, (3.46)
весьма далекими от узко экологической проблематики. Охарактери-
где ?1?x2 – коэффициент влияния эксплуататора на скорость роста по-
зуем кратко основные сценарии, по которым может развиваться чис-
пуляции жертвы, ?2?x1 – коэффициент влияния жертвы на скорость
ленность популяций в случае взаимоотношений «жертва – эксплуата-
тор». Сценарий А («волк в овчарне»): вид-эксплуататор очень эффек- роста популяции эксплуататора, d2 – смертность эксплуататора.
тивен, быстро размножается и легко находит жертву. В результате он Эти модели, получившие дальнейшее развитые в работах
истребляет всю жертву, а затем погибает сам. Именно такой сцена- выдающегося советского математика акад. А.Н.Колмогорова, при
рий наиболее часто реализуется в лабораторных условиях, когда био- достаточно общих предположениях о взаимодействиях в системе
логи экспериментально изучают взаимоотношения жертвы и эксплуа- «жертва – эксплуататор» позволяли установить, при каких
татора. Сценарий Б: эксплуататор недостаточно эффективен, а жерт- соотношениях емкостей среды по отношению к каждому из видов и
ва легко ускальзывает от него. Как результат, со временем эксплуата- коэффициентов взаимного влияния видов реализуется стационарное
тор вымирает, а численность жертвы после некоторого уменьшения состояние (сценарии А–Г) или устойчивый цикл численностей
достигает постоянного значения, отвечающего емкости среды. Такой (сценарий Д).
сценарий характерен для попыток биологической борьбы с вредите-
лями путем внедрения в экосистему хищника или паразита. Как пра-
Сценарий Г
вило, эти попытки оказываются неудачными. Сценарий В: из всех
возможных соотношений численности жертвы и эксплуататора реа-
лизуется единственное, к которому система приходит в результате x1(t)
неколебательного процесса при любых начальных численностях.
x2(t)
Сценарий Г: существует единственная устойчивая комбинация чис-
ленностей жертвы и эксплуататора, к которой система из любого на-
чального состояния приходит в результате процесса с затухающими
колебаниями (рис. 3.18). И, наконец, сценарий Д: колебательный про-
цесс, в котором численности жертвы и эксплуататора периодически
меняются (рис. 3.19).
Ученые-экологи неоднократно сталкивались с колебаниями
численности организмов в природе. Пожалуй, наибольшее значение
t
имели многолетние наблюдения за численностями зайца-беляка и
охотящейся на него рыси в хвойных лесах Канады (рис. 3.20). Попыт-
ки объяснить такие колебания внешними факторами (солнечная ак- Рис. 3.18. Режим динамики популяции с затухающими колеба-
тивность, состояние атмосферы и т.п.) оказались безуспешными, и ниями
стало ясно, что периодические колебания возникают как результат
77 78
Сценарий Д
x1(t)
x2(t)




Рис. 3.20. Динамика численностей зайца-беляка (x1) и рыси (x2)
в лесах Канады [3].
Среди ученых, занимавшихся математическим моделировани-
ем в экологии, выделяется фигура Вито Вольтерра – знаменитого
t математика ХХ в. Он родился в Италии в 1860 г., получил образова-
ние в университетах Флоренции и Пизы и быстро завоевал мировую
известность работами по интегральным уравнениям и функциональ-
Рис. 3.19. Режим динамики популяции с незатухающими коле-
ному анализу. В знак признания заслуг ученого перед Италией ко-
баниями.
роль в 1905 г. назначил его сенатором. Интерес Вольтерра к экологи-
ческим проблемам возник благодаря общению с молодым биологом
К сожалению, в тот момент, когда экологи, специалисты по
Умберто Д?Анкона, впоследствии ставшим зятем математика.
синергетике и самоорганизации праздновали успех, выяснилось, что Д?Анкона изучал статистику рыбных уловов в Адриатическом море и
эмпирические данные, служившие основой моделей, лишь с большим обратил внимание, что в годы I мировой войны, когда промысел
трудом можно использовать для подтверждения теоретических моде- почти прекратился, в уловах резко выросла доля хищных рыб. Воль-
лей: так, в 1942 г. на одну рысь приходилось почти 5000 зайцев [3]. терра занялся разработкой математических моделей, которые могли
При таком соотношении численностей жертвы и хищника невозмож- бы объяснить этот феномен. Вскоре эти исследования стали основ-
ными в научном творчестве ученого. Их результатом стало опубли-
но приписать падение численности зайцев хищничеству рыси. Итак,
кование в 1931 г. книги «Математическая теория борьбы за сущест-
до сегодняшнего дня математические модели биотических взаимо-
вование». Как это часто случается, монографию Вольтерра совре-
действий в экосистемах являются правдоподобными сценариями, од-
менники не оценили в полной мере. По-настоящему интерес к рабо-
нако, к сожалению, лишенными прочной эмпирической основы. Нес-
там итальянского математика обнаружился в 60-е годы, когда воз-
мотря на это, поиск математических моделей дал важные научные
никла и получила бурное развитие наука о сложности и самооргани-
результаты: стала понятной общая схема взаимодействия видов в
зации – синергетика. Не случайно на русском языке книга Вольтерра
экосистемах (пусть пока и весьма упрощенная), получены данные о
была издана через 45 лет после итальянского издания – в 1976 г. – и
возможности самопроизвольного возникновения колебательных про- сразу стала библиографической редкостью. Вито Вольтерра был де-
цессов (т.е. спонтанной самоорганизации) в живой природе. мократом и патриотом. В годы I мировой войны он много работал
над проблемами совершенствования военной техники, таким путем
помогая приблизить час победы над германско-австрийской коали-
79 80
цией. Вольтерра был единственным сенатором, проголосовавшим К.Бэру принадлежит открытие «закона бережливости», образную фор-
против передачи власти Муссолини. С утверждением в Италии фа- мулировку которого дал В.И.Вернадский: «Атомы, вошедшие в какую-
шистского режима Вольтерра покинул страну и отказался от всех нибудь форму живого вещества, захваченные единичным жизненным
итальянских почетных званий и наград, членства в итальянских на- вихрем, с трудом возвращаются, а может быть и не возвращаются на-
учных обществах. И впоследствии, когда фашистское правительство зад, в косную материю биосферы». Иными словами, атомы, находясь в
всячески пыталось вернуть в страну знаменитого ученого, Вольтерра постоянном движении, переходя из одного живого существа в другое,
решительно отвергал все приглашения. Умер Вольтерра в 1940 г. очень редко покидают сферу жизни. «Закон бережливости» – выраже-
ние того факта, что химические элементы (реже химические соедине-
ния) в биосфере участвуют в непрерывных биотических круговоротах
ІV. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ вещества. Круговые процессы переноса вещества в биосфере – еще
один, помимо внешнего потока энергии, фактор устойчивости био-
ПРОЦЕССОВ В БИОСФЕРЕ сферы. Движущей силой биотического круговорота вещества служит
солнечная энергия. В круговоротах участвуют почти все химические
элементы: от углерода, азота, кислорода, водорода, кальция, серы,
фосфора, кремния до микроэлементов брома, кобальта, меди, цинка и
4.1. Устройство биосферы и роль живого даже элементов, образующих ядовитые вещества – кадмия, мышьяка,
вещества селена, а также радиоактивные элементы.
Предмет интереса химической экологии – исследование меха-
В биосфере протекает множество процессов, организмы рожда- низмов таких круговоротов, выявление общих закономерностей дви-
ются, борются с неблагоприятными условиями внешней среды и ме- жения вещества в биосфере, характеристика основных путей движения
жду собой и умирают, экологические системы развиваются и гибнут, химических элементов.
на их месте возникают новые. Но биосфера в целом представляет со- В каждом биогеохимическом цикле различают две части: ре-
бой сложное и чрезвычайно устойчивое образование. Механизмы ус- зервный фонд, содержащий большую массу медленно движущихся
тойчивости биосферы понятны сегодня лишь в общих чертах. Био- веществ, и обменный фонд, меньший по объему, но с быстрым обме-
сфера – открытая система, находящаяся в неравновесном состоянии и ном между организмами и их окружением.
обменивающаяся с внешней средой энергией и веществом. Первосте- По типу резервных фондов биогеохимические циклы разде-
пенное значение имеет для сохранения гомеостазиса биосферы внеш- ляют на 1) круговороты газообразных веществ с резервным фондом в
ний источник энергии – энергия солнечной радиации. Поток солнеч- атмосфере или гидросфере и 2) осадочные циклы с резервным фон-
ной энергии, преобразовываясь в другие ее виды, проходит через все дом в земной коре.
трофические уровни биосферы, через все экосистемы, обеспечивая их Выводы о принадлежности элемента тому или иному фонду
структурирование и организацию. Живое вещество обладает уникаль- делают на основе результатов химического анализа. Конечно, часто
ной способностью отбирать из внешней среды энергию в тех видах и затруднительно однозначно установить, находится ли элемент в дан-
количествах, которые необходимы для самосохранения и развития жи- ных конкретных условиях в резервном или обменном фонде. Напри-
зни. При этом живое вещество выполняет средообразующую функ- мер, при анализе почв алюминий, экстрагируемый ацетатным буфером
цию, изменяя физико-химические параметры среды. Более того, живое с рН 4.8 считают находящимся в обменном фонде, а часть алюминия,
вещество способно восстанавливать в рамках биосферы или отдель- которую дополнительно можно извлечь раствором реактива Тамма
ного биогеценоза условия, благоприятные для жизни, если они были (щавелевая кислота и оксалат аммония, рН 3.2), относят к резервному
нарушены вследствие природных или антропогенных катастроф. Жи- фонду. Понятно, что такое отнесение достаточно условно, и не следует
вое вещество является материальной основой основных процессов в думать, что атомы, находящиеся в резервном фонде, всегда недос-
биосфере – энергетических, физико-химических, информационных. тупны для организмов.
81 82
Человеческая деятельность существенно влияет на круговороты расходуют энергию, выделяющуюся при окислении 10 г глюкозы.
элементов. Люди используют почти все существующие в природе эле- Ежегодно в биосфере в результате биофиксации связывается около 5
менты и ряд искусственных. В результате промышленного и сельско- млрд. т азота.
хозяйственного производства из резервных в обменные фонды попа- Другой естественный путь связывания азота – атмосферная
дают большие количества вещества, часть элементов, напротив, выво- фиксация. При грозовых разрядах и в результате фотохимических
дится из биосферы, резко меняется ритм обменных процессов, в ряде процессов азот взаимодействует с кислородом, образуя оксид азо-
мест создается дефицит тех или иных веществ, а в других местах – та(II), в дальнейшем окисляющийся до нитритов и нитратов. Вклад
избыток. Усилия, предпринимаемые специалистами в области эколо- атмосферной фиксации в связывание азота намного меньше, чем
гической химии, должны предоставить сведения о нарушениях естест- вклад биологической фиксации.
венных круговоротов в результате антропогенных влияний и создать Деятельность человека также вносит вклад в связывание
научную основу для природоохранных мероприятий. В последние азота из атмосферы. Основной способ промышленной фиксации –
годы научные и технологические разработки, призванные обеспечить производство аммиака из азота и водорода на железном катализаторе
сохранение и восстановление экосистем, пострадавших в результате при высоких давлении и температуре (около 45 млн. т в год).
химического загрязнения, относят к отдельной области науки, полу- Наконец, определенная часть азота поступает в гидросферу и
чившей название «green chemistry». Одной из задач этой дисциплины атмосферу в виде аммиака в результате вулканической деятельности
служит восстановление нарушенных биотических круговоротов веще- (около 5 млн. т).
ства. Познакомимся подробнее с наиболее важными круговоротами. Связанный азот попадает или непосредственно в живые организмы,
или в воду и почву, откуда также может переходить в организмы (ас-
симилироваться). Азот протоплазмы после отмирания организмов
4.2. Круговорот азота переводится в неорганическую форму при деятельности редуцентов.
При этом происходят процессы аммонификации (превращения азот-
Азот является одним из важнейших в биологическом отноше-
содержащих соединений в аммиак) и нитрификации (перевода азота
нии элементов. Из-за наличия нескольких степеней окисления, оби-
в нитратную форму). Эти формы азота легко ассимилируются орга-
лия разнообразных азотсодержащих соединений химия азота богата и
низмами и возвращаются в круговорот. Некоторая часть соединений
сложна. В силу этих причин круговорот азота является сложным. Для
азота превращается в результате денитрификации в молекулярный
него характерна высокая устойчивость к внешним воздействиям (за-
азот и возвращается в атмосферу.
буференность). Круговорот азота относят к круговоротам газообраз-
Благодаря деятельности редуцентов, около 80 % азота, усваи-
ных веществ. Основные процессы, происходящие при круговороте
ваемого в течение года организмами в масштабе биосферы, не поки-
азота – фиксация, ассимиляция, нитрификация, денитрификация, раз-
дают круговорот. Лишь 20 % азота, усваиваемого организмами, – это
ложение, выщелачивание. В круговороте соединений азота (рис. 4.1)
результат процессов биологической и атмосферной фиксации. По-
чрезвычайно большая роль принадлежит микроорганизмам. Азот-
иному обстоит дело с азотом, фиксированным промышленным пу-
фиксирующие бактерии усваивают (фиксируют) атмосферный азот,
тем. Практически весь он переводится в удобрения. Из азота, посту-
переводя его в белковые формы, легко усваиваемые другими орга-
пившего на поля в виде удобрений, крайне малая часть используется
низмами. Этот процесс происходит благодаря наличию у некоторых
повторно, тогда как основная часть теряется с собранным урожаем, а
микроорганизмов азотфиксирующего фермента нитрогеназы, содер-
также в результате вымывания из почвы осадками (выщелачивания).
жащей молибден. Роль фермента состоит в расщеплении тройной
В результате многократное увеличение массы вносимых в почву
связи в молекуле азота (интересно, что этот же фермент катализирует
азотных удобрений (более чем десятикратное за 1950–1980 годы) ма-
восстановление другого соединения с тройной связью – ацетилена –
ло сказывается на урожаях (за этот же период средняя урожайность
до этилена). Фиксация азота требует значительных энергетических
выросла не более, чем вдвое).
затрат. Бактерии, осуществляющие фиксацию, для связывания 1 г N2

83 84
осадков. Кроме того, под действием ультрафиолетового солнечного
излучения диоксид азота реагирует с продуктами неполного сгорания
углеводородов, вызывая образование фотохимического смога. Нако-
нец, оксиды азота раздражающе действуют на органы дыхания чело-
века и животных.


4.3. Круговорот углерода
Круговорот углерода (рис. 4.2) относят к круговоротам газооб-
разных веществ с небольшим обменным фондом в атмосфере (содер-
жание углекислого газа в атмосфере оценивается примерно в 2.3?1012
т). Круговорот углерода начинается с фиксации углекислого газа в
процессе фотосинтеза (около 60 млрд. т углерода в год). Часть угле-
рода (48 млрд. т) возвращается в атмосферу в виде углекислого газа в
процессе дыхания. Углерод, находившийся в живых организмах, по-
сле их отмирания переходит в результате деятельности микроорга-
низмов в гумусовое вещество (около 10 млрд. т углерода в год). Гу-
мус, в свою очередь, со временем окончательно минерализуется до
углекислого газа или карбонатов, и углерод возвращается в атмо-
сферу. Лишь небольшая часть углерода (около 1 млрд. т в год) выво-
дится из круговорота при захоронении в осадочной толще лито-
сферы, в том числе и в результате взаимодействия углекислого газа с
горными породами. Важно отметить, что в результате деятельности
человека появился новый источник поступления углерода в атмо-
сферу (4 млрд. т в год) – сжигание органического топлива (угля,
нефти, газа и т.п.).
Круговорот углерода в гидросфере более сложен, чем на суше.
Дело в том, что образование углекислого газа регулируется поступ-
Рис. 4.1. Круговорот азота [6]. лением кислорода в верхние слои воды из атмосферы и глубинных
слоев. В процессе фотосинтеза захватывается из атмосферы около 30
Круговорот азота все больше подвергается влиянию антропо- млрд. т углерода за год. Почти весь этот углерод возвращается при
дыхании и разложении органических останков в водную среду (26
генного загрязнения воздуха. Попадающие в атмосферу с промыш-
млрд. т) в виде карбонатов. Еще 1.5 млрд. т попадает в донные кар-
ленными выбросами оксиды N2O и NO2 не характерны для естествен-
бонатные отложения. Морская вода имеет практически постоянное

<< Пред. стр.

страница 6
(всего 12)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign