Глава 4. Круговорот веществ

Рис. 4.8. Зависимость концентрации фосфора в воде реки от доли освоенной площади водосборного бассейна (по Ю. Одуму, 1986)

Серьезные опасения вызывает также «цветение» воды вслед­ствие «удобрения» ее избыточным количеством фосфатов. В результате этих процессов из-за массового развития и отмира­ния водорослей наблюдается вторичное загрязнение воды и захоронение фосфора с остатками водорослей в донных отло­жениях. Но усвоение фосфатов продуцентами сильно зависит от кислотности среды и растворимости образующихся соеди­нений (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Образование растворимых соединений фосфора в зависимости от кислотности

В конечном счете, теоретически потери фосфора могут приве­сти к голоду. Если мы хотим предотвратить угрозу голода, придется серьезно заниматься возвращением фосфора в круговорот. Упо­вать на геологические подъемы отложений в некоторых районах

154

Глава 4. Круговорот веществ

Земли, которые вернут на поверхность суши «потерянные фосфа-ты», вряд ли разумно. Целесообразнее искать другие пути предот­вращения потерь фосфора и прежде всего сократить его сброс в водные объекты. Следует активнее использовать сточные воды для орошения наземной растительности, которая аккумулирует фос­фор на поверхности, или пропускать их через естественные водно-болотистые угодья, вместо того чтобы сбрасывать в реки.

Сохранение цикличности круговорота фосфора очень важ­но, потому что из всех биогенных веществ, необходимых орга­низмам в больших количествах, фосфор - один из наименее доступных элементов на поверхности Земли. Фосфор и теперь часто лимитирует первичную продукцию экосистем, а в будущем его лимитирующее значение может резко возрасти, что грозит снижением пищевых ресурсов планеты.

Следовательно, деятельность человека приводит к поте­рям фосфора из круговорота, которые происходят вслед­ствие его избыточного поступления в водоемы из антропо­генных источников и последующего захоронения в глубо­ководных океанических осадках.

Круговороты второстепенных элементов. Второстепенные элементы, как и жизненно важные, мигрируют между организмами и средой. Многие из них концентрируются в тканях благодаря хими­ческому сходству с какими-либо важными биогенными элементами, что может оказаться опасным для организма. Некоторые второстепенные элементы попадают в круговорот в результате деятельности человека. Угрозу представляют токсичные отходы, все в больших объемах сбра­сываемые в окружающую среду, которые начинают циркулировать вместе с жизненно важными элементами. Большинство второстепенных элементов в концентрациях и формах, обычных для природных сис­тем, не оказывают отрицательного влияния на организмы, так как последние к ним адаптированы. Но если очень редкий элемент вносит­ся в среду в форме высокотоксичного соединения металла или искус­ственного радиоактивного изотопа, то даже небольшое количество его способно оказывать значительный биологический зффект.

1 5 5

Глава 4. Круговорот веществ

В качестве примеров рассмотрим стронций, цезий и ртуть. При циркуляции стронция и цезия может происходить их концент­рация в тканях.

Стронций (Sr) - хороший пример ранее малоизученного элемента, который теперь служит объектом особого внимания в связи с большой опасностью его радиоактивного изотопа для человека и животных. Химические свойства радиоактивных изотопов сходны с химическими свойствами нерадиоактивных изотопов того же элемента и свойствами других элементов той же группы. По свойствам стронций похож на кальций. На 1000 атомов кальция, участвующих в биогеохимическом цик­ле в природе, приходится 2,4 атома стронция. При производ­стве ядерного оружия и работе атомных станций среди отхо­дов обнаруживается радиоактивный стронций-90, который был неизвестен до расщепления атома человеком. Даже ничтожно малые количества радиоактивногоSr, поступающие в окружа­ющую среду с утечками из ядерных реакторов и после испы­таний атомного оружия, опасны, поскольку мигрируют вместе с кальцием. Стронций, попадая через растения и животных в пищу человека, может накапливаться в костных тканях, как и кальций. По мнению ученых, в костях человека в некоторых районах уже содержится такое количество стронция, которое может оказывать канцерогенное действие и вызывать другие эндемичные заболевания костной системы. Кроветворная ткань костного мозга особенно чувствительна к бета-излучению строн-ция-90.

Цезий-137 (Cs-137) - другой опасный продукт деления ато­ма. Он схож по свойствам с калием, и потому тоже очень активно циркулирует по пищевым цепям и может накапливаться в тканях человека в опасных количествах. Накопление радионук­лидов в организмах растительноядных животных зависит от ха­рактера почв и растительности. В экосистемах с бедными почва­ми и скудной растительностью коэффициенты накопления боль­ше. Так, у оленей, обитающих на низменной песчаной равнине,

156