6. Основы охраны биосферы

6.1. Развитие биосферы

На планете Земля в связи с наличием на ней Жизни сформировалась особая оболочка, называемая БИОСФЕРОЙ. Эволюция биосферы происходила на протяжении длительного времени, в результате чего сформировались природные системы, включающие в себя растения и животных. Развитие живых организмов в процессе эволюции биосферы представлено на рис.6.1.

Рисунок 6.1. - Распространение некоторых групп живых организмов в процессе эволюции

6.2. Биогеохимические циклы

Биосфера Земли в процессе своего развития достигла устойчивого состояния. Различные вещества участвуют в кругообороте, то есть они не могут где-то накапливаться и выводиться из кругооборота.

Человеческая деятельность не только включила в кругооборот множество новых веществ, включая вредные, но и изменила ландшафт посредством сведения лесов, асфальтирования поверхности городов. Строительства поселков и т.д.

Часть вещества, которая непосредственно участвует в кругообороте, называется подвижным (обменным или доступным фондом).

Часть вещества, не принимающая непосредственного участия в кругообороте, называется резервным или недоступным фондом.

6.2.1. Кругооборот воды

Около одной трети энергии Солнца уходит на кругооборот воды.

Рисунок 6.2. - Кругооборот воды

Циркуляция воды переносит другие вещества, как полезные, так и вредные. В результате вырубки лесов меняется кругооборот воды. Гумус в результате этого в почве окисляется и разрушается. Гумус почвы является источником углерода.(в лесном гумусе углерода в четыре раза больше, чем в атмосфере, а в биомассе лесов его в полтора раза больше).

При окислении гумуса высвобождается диоксид углерода в газообразном виде, снижается количество микроэлементов. Если вода циркулирует глубоко в почве и насыщена диоксидом углерода, то это способствует обогащению ее микроэлементами. В настоящее время вода в глубинные слои почвы поступает в значительно меньшем количестве, чем ранее, что может привести к определенным изменениям в ее кругообороте.

6.2.2. Кругооборот углерода

Углерод входит в состав разнообразных органических веществ, из которых состоит все живое. В процессе фотосинтеза зеленые растения используют углерод из диоксида углерода и водород из воды для синтеза органических соединений, а освободившийся кислород поступает в атмосферу. Им дышат растения и животные, а продукт дыхания диоксид углерода поступает в атмосферу.

Реакцию фотосинтеза можно представить в следующем виде:

Солнечная энергия

6 СО₂ + 12 Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ + 6 Н₂О

глюкоза

Рисунок 6.3. - Кругооборот углерода

6.2.3. Кругооборот азота

Атмосферный азот включается в кругооборот благодаря деятельности азот фиксирующих бактерий и водорослей, синтезирующих нитраты, пригодные для использования растениями.

Рисунок 6.4. - Кругооборот азота

Часть азота фиксируется в результате образования оксидов во время электрических разрядов в атмосфере. Соединения азота из почвы поступают в растения и используются для построения белков. После отмирания живых организмов, гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака.

Хемосинтезирующие бактерии превращают аммиак в азотистую, а затем в азотную кислоту. Некоторое количество азота благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий поступает в воздух. Часть азота оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок выключается из кругооборота. Эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами.