Глобальный цикл углерода.

Г.Н. Голубев считает, что углерод, пожалуй, является самым важным химическим элементом экосферы, так как: 1) почти все формы жизни состоят из углерода; 2) реакции восстановления и окисления углерода в экосфере обуславливают глобальное распространение и баланс не только углерода, но и многих других химических элементов; 3) способность атомов углерода создавать различные структуры обуславливает разнообразие органических соединений; 4) углеродосодержащие газы (углекислый газ и метан) играют определяющую роль в антропогенном парниковом эффекте.

Основные резервуары углерода в экосфере находятся в атмосфере, гидросфере и биосфере. Между ними происходит углеродный обмен с интенсивностью в десятки млрд. тонн углерода в год. Океан в этом обмене является главным поглотителем углерода, поступающего как с суши со стоком рек, так и из атмосферы, куда углерод попадает вследствие дыхания всех живых существ. Важнейшими процессами в биосфере являются: фотосинтез (то есть формирование органического вещества из неорганического при участии солнечной энергии), расходование органического вещества и деструкция органического вещества.

Основной запас углерода, принимающего участие в биогеохимическом цикле, находится в Мировом океане, где он содержится в различных формах. В конце концов большая часть углерода откладывается на дне, где он перекрывается более молодыми отложениями и вследствие чего выходит за пределы экосферы, участвуя при этом в большом цикле вещества литосферы.

Основной антропогенный поток углерода образуется в результате сжигания горючих ископаемых в процессе производства энергии. Другим потоком являются различные виды деструкции органического вещества и почв, возникающие в результате антропогенного изменения экосистем суши. Эти антропогенные потоки пока невелики, но они устойчиво возрастают. Г.Н. Голубев пишет, что «в чрезвычайно сбалансированном цикле углерода антропогенное воздействие уже сейчас приводит к заметному усилению парникового эффекта с соответствующими серьезными последствиями для экосферы».

Глобальный цикл азота.

Азот является ключевым ингредиентом жизни, поскольку он – обязательный компонент всех белковых соединений.

Большие запасы соединений азота представлены в литосфере, остальные – в виде химически малоактивного газа, входящего в состав атмосферы и составляющего 79 %.

Запасы азота в гидросфере и биосфере в три раза ниже, чем в атмосфере.

Азот – активный элемент, быстро обменивающийся между геосферами. Азот проходит сквозь воздух, воду и почву в различных видоизменяющихся химических формах. Поэтому картина химических процессов цикла азота чрезвычайно сложна и разнообразна. В наземном и океаническом субциклах азота сосредоточено до 95% его потоков.

Важнейшим антропогенным потоком в цикле азота является использование азотных удобрений. За два последних десятилетия употребление азотных удобрений в развитых странах сократилось и стабилизировалось, а в развивающихся странах продолжает расти. Около 50% азота, вносимого в агроэкосистемы, попадает в растения. Из этих 50% около половины убирается с поля с урожаем, а оставшаяся часть остается в органическом веществе почвы. Таким образом, современное сельское хозяйство изменило потоки азота: не от почвы в атмосферу, а наоборот.

Другим фактором антропогенного воздействия на потоки азота является энергетика, так как при сжигании угля, нефти, торфа, сланцев увеличивается выброс в атмосферу аммиака и оксидов азота. Оксиды азота и аммиак, в свою очередь, играют решающую роль в процессе асидификации атмосферы.