6.1.4. Круговорот углерода.

В наиболее общем виде его можно представить как процесс освобождения и связывания диок­сида углерода (СО₂), включая его растворение в воде океанов. Предполагается, что углерод распределен в довольно тонком слое земной коры, в атмосфере в виде диоксида и оксида углерода и в животной и растительной биомассе. Основные запасы углерода в природе содержатся в минералах и горных породах в основном в форме карбонатов (СаСОз) и гидрокарбонатов (Са(НСОз)₂), пред­ставляющих собой растворимые и нерастворимые донные отложе­ния в Мировом океане, накопившиеся за миллионы лет геологиче­ской истории Земли. Этот процесс продолжается и в настоящее вре­мя. Углекислый газ, содержащийся в воздухе и воде, составляет за­пас углерода, участвующего в создании биомассы. Содержание СО₂ в атмосфере нестабильно (менее одного процента) и подвержено се­зонным изменениям. В настоящее время наблюдается его увеличе­ние, связанное с антропогенным воздействием. Если сто лет назад содержание углекислого газа составляло примерно 270 частей на миллион, то сегодня эта цифра выросла до 350 частей на миллион.

Постепенно растет (на 1-2 % ежегодно) содержание в атмо­сфере метана и оксида углерода, что также связано с сельским хозяйством и энергетикой

Если в круговороте кислорода зеленые растения являются его поставщиком в атмосферу, то в круговороте углерода (Рис.21) они явля­ются мощным механизмом, улавливающим его из атмосферы в виде углекислого газа и связывающим в органические соедине­ния. В процессе фотосинтеза углерод ассимилируется растения­ми и переводится в углеводы. В процессе же дыхания происходит обратный процесс: углерод органических соединений превраща­ется в диоксид углерода.

Ежегодно наземные растения связывают около 18 млрд. т уг­лерода, растения морей - 25 млрд. т. Еще одним мощным утили­затором углерода являются морские организмы, которые исполь­зуют его для формирования своих скелетов. В дальнейшем ос­татки отмерших морских организмов опускаются на дно морей и океанов и образуют мощные отложения известняков.

В воде углекислый газ растворяется в 35 раз лучше кислоро­да. От его содержания в воде зависит количество растворенных гидрокарбонатов, т. е. жесткость воды. Если содержание СО₂ в воде уменьшается, то выпадает осадок нерастворенного карбо­ната, который будет растворен при восстановлении равновесия между углекислым газом и гидрокарбонатом.

В технике и быту нарушение углекислотного равновесия при­водит к образованию накипи в котлах ТЭЦ, котельных и других системах, использующих воду. В природных условиях результа­том этой реакции является образование полостей в земной коре, сталактитов и сталагмитов.

Рис. 21 Круговорот углерода в биосфере.

.

6.1.5. Круговорот фосфора.

Фосфор содержится в горных породах и попадает в экосистемы при разрушении горных пород, либо при внесении на поля фосфорных удобрений. Растения поглощают соединения фосфора из почвы, от растений по пищевым путям фосфор поступает в животные ткани и накапливается в их тканях. Перерабатывая мертвые ткани растений и животных в детритных цепях, микроорганизмы возвращают фосфор в почвенный раствор. Однако часть фосфора вымывается из почвы и по ручьям и рекам поступает на дно морей и океанов.

Из этих хранилищ фосфор почв и никуда не тратится, лишь небольшую его часть выносят на сушу птицы, питающиеся рыбами. В океаны ежедневно вымывается 14 млн.т. фосфора, а с рыбой через птиц возвращается 0,1 млн. т., т.е., в отличие от замкнутых циклов воды, углерода и кислорода, цикл фосфора – открытый. С суши фосфор постоянно выносится в океан. Запасы фосфора в горных породах истощаются, возникает проблема его дефицита. Решение этой проблемы лежит в экономичном внесении удобрений.