Совместное действие температуры и влажности. Экологические системы, биоценоз, биоциклы (стр. 4 из 6)
Табл. 2.— Содержание углерода
на поверхности 3 е м л и и в земной коре (16 км мощности).
Огромное кол-во угольной к-ты законсервировано в виде ископаемых известняков и др. пород. Между углекислым газом атмосферы и водой океана, в свою очередь, существует подвижное равновесие.
Многие водные организмы поглощают углекислый кальций, создают свои скелеты, а затем из них образуются пласты известняков. Из атмосферы было извлечено и захоронено в десятки тысяч раз больше углекислого газа, чем в ней находится в данный момент. Атмосфера пополняется углекислым газом благодаря процессам разложения органических вещества, карбонатов и др., а также, всё в большей мере, в результате индустриальной деятельности человека. Особенно мощным источником являются вулканы, газы которых состоят главным образом из углекислого газа и паров воды. Некоторая часть углекислого газа и воды, извергаемых вулканами, возрождается из осадочных пород, в частности известняков, при контакте магмы с ними и их ассимиляции магмой. В процессе круговорота углерода происходит неоднократное фракционирование его по изотопному составу (12С — 13С), особенно в магматогенном процессе (образование СО2, алмазов, карбонатов), при биогенном образовании органические вещества (угля, нефти, тканей организмов и др.).
Источником азота на Земле был вулканогенный NH3, окисленный О2 (процесс окисления азота сопровождается нарушением его изотопного состава—UN — 15N). Основная масса азота на поверхности Земли находится в виде газа (N2) в атмосфере. Известны два пути его вовлечения в биогенный круговорот (рис. 4.3):
Рис. 4.3. Схема круговорота азота.
1) процессы электрического (в тихом разряде) и фотохимического окисления азота воздуха, дающие разные окислы азота (NO2, NO3 и др.), которые растворяются в дождевой воде и вносятся т. о. в почвы, воду океана; 2) биологич. фиксация N2 клубеньковыми бактериями, свободными азотфиксаторами и др. микроорганизмами. Первый путь даёт около 30 мг NО3 на 1 м2 поверхности Земли в год, второй—около 100 мг NO3 на 1 м2 в год. Значение азота в обмене веществ организмов общеизвестно. Он входит в состав белков и их разнообразных производных. Остатки организмов на поверхности Земли или погребённые в толще пород подвергаются разрушению при участии многочисленных микроорганизмов. В этих процессах органический азот подвергается различным превращениям. В результате процесса денитрификации при участии бактерий образуется элементарный азот, возвращающийся непосредственно в атмосферу. Так, например, наблюдаются подземные газовые струи, состоящие почти из чистого N2. Биогенный характер этих струй доказывается отсутствием в их составе аргона (40Ar), обычного в атмосфере. При разложении белков образуются также аммиак и его производные, попадающие затем в воздух и в воду океана. В биосфере в результате нитрификации — окисления аммиака и др. азотсодержащих органич. Соединений при участии Nitrosomonas и нитробактерий – образуются различные окислы азота.
4.1.5. Круговорот кислорода.
В круговороте кислорода отчетливо выражены активная геохимическая деятельность живого вещества, его первостепенная роль в этом процессе. Биологический цикл кислорода является планетарным процессом, который связывает атмосферу и гидросферу с земной корой. Ключевые звенья этого круговорота: образование свободного кислорода при фотосинтезе в зеленых растениях, потребление его для осуществления дыхательных функций всеми живыми организмами, для реакций окисления органических остатков и неорганических веществ (например: сжигания топлива) и другие химические преобразования, ведущие к образованию таких окисленных соединений как диоксид углерода и вода, и последующему вовлечению их в новый цикл фотосинтетических превращений.
Если исходить из массы кислорода, синтезируемого протяжении года (с учетом потраченных на процесс дыхания 15%), то можно считать, что ежегодно зеленая растительность нашей планет продуцирует примерно 300-109 т кислорода. Около 75% этого количества выделяется растительностью суши и немногим более 25 % — фотосинтезирующими организмами Мирового океана (В. В. Добровольский, 1980).
Расчет полного прохождения через всю систему круговорота всего атмосферного кислорода можно представить так. Масса атмосферы равна 5,2-1015т, на долю кислорода приходится 23,3 % этого количества. Следовательно, в газовой оболочке Земли содержится около 1,2-1015т кислорода. В процессе фотосинтеза растения ежегодно выделяют примерно 300 млрд т этого газа. Таким образом, за 4 тыс. лет фотосинтетические организмы могли бы «выработать» существующее количество кислорода (К. М. Сытникидр., 1987).
В растворенном состоянии свободный кислород содержится и в природных водах. По данным А. П. Виноградова, суммарный объем вод Мирового океана равен 137-1019л. В 1 л воды растворено от 2 до 8 см3 кислорода. Нетрудно подсчитать, что в водах Мирового океана находится (2,7...10,9)11012т растворенного кислорода.
Нельзя, разумеется, упускать из виду, что часть органического вещества захороняется, вследствие чего из годичного круговорота выводится связанный кислород.
А. М. Алпатьев (1983) дает следующую количественную оценку годичного круговорота кислорода на суше и в океане (млрд т):
Поступление в процессе фотосинтеза на суше 160
Поступление в процессе фотосинтеза в океане 80
Биохимические потребления в океане 78
Связывается в древесных насаждениях 27
Расход на биологическое окисление 82
» » гетеротрофное дыхание на суше 20
» » технологические процессы 20
» » процессы выветривания 6
» » усиление окислительных процессов на 7
обрабатываемых землях
Захоронение с органическим веществом 1,5
Следует также учитывать использование кислорода для процесса горения и других видов антропогенной деятельности. Предполагается, что в обозримой перспективе ежегодное суммарное потребление кислорода достигнет 210...230 млрд т. Между тем ежегодное продуцирование этого газа всей фитосферой составляет 240 млрд.т.
Рис. 4.4. Упрошенная схема некоторых путей круговорота кислорода на Земле (Клауд, Джибор, 1972)
5. Природные ресурсы и их классификации. Факторы определяющие масштабы их потребления.
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ, естественные ресурсы, часть всей совокупности природных условий существования человечества и важнейшие компоненты окружающей его естеств. среды, используемые в процессе общественного производства для целей удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.
В свете научно-технической революции вопросы, связанные с природными ресурсами, выдвинулись в число самых насущных вопросов современности. В связи с бурным развитием производительных сил, ведущим к поглощению огромных количеств природного сырья, проблемы обеспеченности основными его видами приобрели особую актуальность. Поскольку успешная борьба с загрязнением почвы, атмосферы и гидросферы, оказывающим крайне отрицательное влияние на сохранность природных ресурсов, требует согласованных действий ряда стран, проблемы защиты природных ресурсов носят глобальный характер. Энергетический кризис, разразившийся в капиталистическом мире в 70-х гг. 20 в., показал, что глубинные причины его лежат не столько в природных, сколько в политических и социальных факторах. Этот кризис не ограничился сферой энергетики, а в той или иной мере отразился на мн. отраслях хозяйственной деятслыюсти каппталистического мира.
Классификация природных ресурсов и их значение с. Главные виды природных ресурсов — солнечная энергия, энергия приливов и отливов, внутриземное тепло, водные, земельные, минеральные (в т. ч. топливно-энергетические), растительные, ресурсы животного мира.
Помимо выделения природных ресурсов по принадлежности к тем или иным компонентам природы, деления природных ресурсов на практически неисчерпаемые и исчерпаемые (которые, в свою очередь, подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые), природные ресурсы классифицируются также по характеру их использования в материальном производстве (в области энергетики, промышленности, сельского хозяйства и др. отраслей хозяйства) и в непроизводственной сфере (напр., оздоровительные), а также и по признаку одно- и многоцелевого использования.
Подготовленные к использованию и вовлекаемые в хозяйственный оборот природных ресурсов, превращаются в важный компонент обществ, производит, сил. Выявленные и ныне не используемые, но могущие быть использованными в будущем, при изменении условий техники и экономики, природные ресурсы. рассматриваются как потенциальные.
Важными этапами освоения природных ресурсов являются их выявление (разведка), изучение, составление кадастров по отдельным видам (земельный кадастр, водный кадастр, таксация лесов и др.) и в территориальном разрезе (природные ресурсы Земли в целом, суши, Мирового океана и его частей, крупных природных районов, отдельных стран и др.). По современным представлениям, общее количество солнечной энергии, ежегодно получаемое Землёй, составляет примерно 5*1020 ккал, масса атмосферы Земли ок. 5,15*1015 т (из них 23% кислорода в свободном состоянии), ресурсы гидросферы почти 1,5 млрд. кл13, в т. ч. пресной воды в речных руслах 1,2 тыс.км3, ежегодная первичная продукция фито-массы в пересчёте на сухое органич. вещество, по различным данным, от 50 до 100 млрд. т (некоторыми авторами оцениваются до 350 млрд. т), общегеологич. запасы угля 10 —12 триллионов т, железных руд примерно 350 млрд. т, потенциальные запасы природного газа 130—140 триллионов м3.Распределение природных ресурсов характеризуется большой неравномерностью, что служит естественной основой для развития территориального разделения труда. В условиях капиталистической экономики неравномерность порождает глубокие социальные противоречия между странами и районами. Примером неравномерности к размещении ресурсов может служить распределение запасов нефти; так, из общей суммы разведанных в капиталистических развивающихся странах запасов нефти на начало 1974 (71,3 млрд. т) приходится на Ближний и Средний Восток 67%, Африку 12,5%, Юго-Вост. Азию и Дальний Восток 3% , Сев. Америку 9%, Центр, и Юж. Америку 5,5%, Зап. Европу 3%. Между тем подавляющая часть нефти потребляется в Сев. Америке (прежде всего в США), в индустриально развитых капиталистических странах Западной Европы и в Японии.